92《水污染控制工程》课程设计

水污染控制工程课程设计1第一章设计内容和任务1、设计题目5000t/d的城市污水处理厂2、设计目的①巩固及深化对基本理论与基本概念的理解；②培养学生分析问题与解决问题的能力；③培养具有运用理论知识和已有图纸完成污水处理工程设计的初步能力。3、设计要求①工艺选择要求技术先进，在处理出水达到排放要求的基础上，鼓励采用新技术；②充分考虑污水处理与中水回用相结合；③除磷脱氮是工艺选择中关键之一，方案设计中必须全面考虑；④工程造价是工程经济比较的基础，控制工程总造价是小城镇生活污水处理技术之一；⑤工程运行管理方便，处理成本低。4、设计步骤①水质、水量（发展需要、丰水期、枯水期、平水期）；②地理位置、地质资料调查（气象、水文、气候）；③出水要求、达到指标、污水处理后的出路；④工艺流程选择，包括：处理构筑物的设计、布置、选型、性能参数；⑤评价工艺；⑥设计计算；⑦建设工程图（流程图、高程图、厂区布置图）。5、设计任务某城镇位于长江下游，现有常住人口90000人。该镇规划期为十年（2005-2020），规划期末人口为120000人，生活污水排放定额为250升/人·天，拟建一城镇污水处理厂，处理全城镇污水。预计规划期末镇区工水污染控制工程课程设计2业污水总量为20000吨/日，同时，要求所有工业废水排放均按照《污水排入城市下水道水质标准》（CJ18-86）执行。现规划建设一城市污水处理厂，设计规模为50000吨/日，污水处理厂排放标准为中华人民共和国国家标准，主要控制指标如下：项目COD（mg/L）BOD5(mg/L)石油类SSPH色度NH3·N总磷进水水质4002001002206-9≤30倍8出水水质≤60≤20≤3≤206-9≤30倍≤1.5mg/L排放标准60203206-9≤30倍1.5mg/L6、方案比较（1）循环式活性污泥工艺（CAST）本工艺主要特征是在进水区设置一生物选器，它实际上是一个容积较小的污水与污泥的接触区。特征之二是活性污泥由反映器回流，在生物选择器内与进入的新鲜污泥混合、接触，创造微生物种群在高浓度、高负荷环境下竞争生存的条件，从而选择出适应该系统生存的独特微生物种群，并有效的抑制丝状菌的过分增殖，从而避免污泥膨胀现象的产生，提高系统的稳定性。主要优点：①流程简单，由于无初沉池和二沉池以及回流污泥系统，因此土建和设备投资较低；②运行简单，与A2/O法相比无需进行的污泥回流和内回流；③对水质和水量的波动具有很好的缓冲能力；④在生物脱氮除磷方面，效果显著，优于活性污泥法。缺点：①容积利用率较低，每周期接纳污水约站总有效容积的30%，使污水的实际停留时间延长至13.3小时左右。水污染控制工程课程设计3②在反应器中采用变强度曝气来实现同步硝化反硝化，脱氮效率不高。因此，在生物选择器和主反应区之间加了一个兼氧区，以提高脱氮效率。③污泥在生物选择器中释磷受到回流混合液中硝态氮浓度的影响比较大，在传统的CAST工艺系统中难以提高脱氮除磷。CAST工艺的操作运行灵活，其内容覆盖SBR工艺及其所有的各种变形工艺，但其反应机理较为复杂。（2）A2/O法同步脱氮除磷工艺本工艺主要特点：①本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；②在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虑，SVI值一般均小于100；③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；④运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。缺点：①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此；②脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；③进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反映器的干扰。（3）氧化沟工艺进水格栅→提升泵房→沉砂池→氧化沟→二沉池→消毒池→污泥泵房→污泥浓缩池→污泥脱水→干燥污泥本工艺主要特点：①在流态上，氧化沟介于完全混合和推流之间。氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，有以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效果。②可考虑不设置初沉池，原污水经过格栅和沉砂池预处理，已经有水污染控制工程课程设计4效防止污水中无机沉渣沉积，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。③可考虑不单独设置二沉池，使氧化沟与二沉池合建，可省去污泥回流装置。④BOD负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统对比，具有下列各项效益：a．对水温、水质、水量的变动有较强的适应性b．污泥龄一般可达15~30天，为传统活性污泥系统的3~6倍。可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物。如果运行得当，氧化沟能够具有反硝化脱氮的效果。c．污泥产率低，且多已达到稳定的程度，勿需再进行硝化处理。⑤脱氮效果还能进一步提高。因为脱氮效果的好坏很大一部分取决于内循环量，要提高脱氮效果势必要增加内循环量。而氧化沟的内循环量从理论上说可以是不受限制的，从而氧化沟具有较大的脱氮潜力。⑥氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行，电耗较小，运行费用较低。（4）CASS处理工艺传统CASS由选择区、厌氧区和主反应区组成。运行方式由现有资料来看有两种：一是进水阶段时间明显，在曝气反应阶段时间内进水；二是进水、沉淀期间均可进水，直至水位达到最高设计水位止；其运行过程为冲水—曝气、充水—泥水分离、上清夜滗除、充水闲置。在整个过程中，污泥回流一直在运行，回流量约为日平均流量的20%。缺点：①容积利用率低，每周期接纳废水约占总有效容积的30%，使污水的实际停留时间延长至13.3小时左右。②同步硝化和反硝化效率不高，因此，有人在生物选择区和主反应区之间加了一个兼氧区，以提高脱氮效率。③污泥在生物选择区中释磷受到回流混合液中硝态氮浓度的影响比较大，在传统的CAST工艺中难以提高除磷效率（为了提高除磷效率采用了同步沉淀除磷的方法）。水污染控制工程课程设计5总的说来，上述方案都能够达到要求处理的效果，而且工艺简单，污泥处理的难度较小，在技术上都是可行的。但结合实际的工程要求来看，氧化沟对污水的脱氮除磷率有较高要求（脱氮率要求达到87.5%，除磷率要求达到80%），而且设计中可采用改良型的carrousel氧化沟。Carrousel氧化沟使用立式表曝机，曝气机安装在沟的一端，因此形成了靠近曝气机下游的富氧区和上游的缺氧区，有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉降，设计有效水深4.0－4.5米，沟中的流速0.3米/秒。BOD5的去除率可达95％－99％，脱氮效率约为90％，除磷效率约为50％，如投加铁盐，除磷效率可达95％。有证据表明，城市污水经改良型氧化沟处理后，污水中各项污染物平均去除率能满足上面的脱氮除磷的要求；而且经过多年实践证明，改良型的carrousel氧化沟二级处理工艺具有工艺简单成熟﹑操作管理简便，处理效果好，出水水质稳定，脱氮除磷性能好的特点，同时，该工艺省去了初沉，也不必、像其他方法脱氮除磷工艺那样需要大量混合液回流和多个池子，因此工艺布置紧凑，可省地﹑省电﹑降低运行费用，是城市污水处理厂比较理想的处理工艺。综合所述，方案一从经济和技术上都是可行的，而且符合各项原则，是较为合理的选择。第二章污水处理工艺流程说明一、原始资料（1）气象资料：①气温：全年平均气温为18.5℃，最高气温为42.0℃，最低气温为-6.0℃②降雨量：年平均1025.5mm，日最大273.3mm③最大积雪深度500mm，最大冻土深度60mm④主要风向：冬季——西北风；夏季——东南风⑤风速：历年平均为3.15m/s,最大为15.6m/s（2）排水现状：水污染控制工程课程设计6城镇主干道下均敷设排污管、雨水管，雨污分流。（3）排放水体：污水处理厂厂址位于镇西北角，厂区地面标高为25.3米，排放水体常年平均水位标高为22.2米，最高洪水位标高为24.2米。该水体为全镇生活与灌溉水源，镇规划确保其水质不低于三类水标准。二、工艺流程图第三章工艺流程设计计算设计流量：平均流量：sLdmdtQavg/5787.0/50000/500003根据内插法计算总变化系数：35.1zK水污染控制工程课程设计7所以，设计流量maxQ：3max781.05787.035.1mQKQavgz设备设计计算：一、格栅格栅由一组平行的金属栅或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。设计参数：设栅前水深h=0.8m,过栅流速取v=0.9m,用中格栅，格栅间隙e=20mm,格栅安装倾角α=60°栅条的间隙数：515.509.08.002.060sin871.0sinmaxehvQn栅槽宽度：取栅条宽度mS01.0mennSB52.15102.0)151(01.0)1(取1.6m进水渠道渐宽部分长度：若进水渠宽mB2.11，渐宽部分展开角201，此时进水渠道内流速为0.81m/s，mtgtgBBl55.02022.16.120211栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度：mll275.0255.0212水污染控制工程课程设计8取0.28m过栅水头损失：因栅条为矩形截面，取k=3,则：01khhsin220gvh34)(eSmh103.060sin81.929.0)02.001.0(42.232341栅后槽总高度：取栅前渠道超高mh3.02,栅前槽高mhhH1.13.08.021栅槽总长度：mtgHtgHllL97.2600.15.028.055.0600.15.01121每日栅渣量：取333110/07.0mmWdmKWQW/50.3100035.18640007.0871.010008640031max总采用机械清渣。二、提升泵房1、水泵的选择设计水量67500dm/3，选择用4台潜污泵（3用1备）hmQQ/5.93735.281233max单所需扬程为6.0m选择350QZ-100型轴流式潜水电泵水污染控制工程课程设计9扬程/m流量/(m3/h)转速/(r/min)轴功率/kw叶轮直径/mm效率/%7.221210145029.930079.52、集水池（1）、容积按一台泵最大流量时6min的出水流量设计，则集水池的有效容积3m1216601210V（2）、面积取有效水深mH3，则面积23.403121mHVF集水池长度取10m,则宽度mlFB03.4103.40，取4.5m集水池平面尺寸mmBL5.410保护水深为1.2m，实际水深为4.2m（3）、泵位及安装潜水电泵直接置于集水池内，电泵检修采用移动吊架。三、沉砂池沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，一般设于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初次沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。选型：曝气沉砂池设计参数：设计流量maxQ=3781.0m,设水力停留时间t=2min水平流速smv/1.0每3m污水所需曝气量为32.0m水污染控制工程课程设计10（1）、总有效容积3max72.932781.06060mtQV取394m（2）、池断面积2max81.71.0781.0mvQA（3）、池总宽度mHAB76.98.081.7（4）、池长mAVL0.1281.794（5）、所需曝气量hmDQq/32.562781.02.0360036003max四、氧化沟工艺拟用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟按近期设计分6座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为：sLQ/2.13